[发明专利]向液体供给离子的方法和装置以及杀菌方法和装置

说明书

背景技术

本发明涉及使用等离子体等向液体供给离子的方法和装置、以及杀菌方法和装置。

以往，针对细菌(bacteria)或病毒(virus)等各种微生物(microorganism)的杀菌或灭菌的方法大致可分为两种，即使用热或压力等物理手段(机械手段)和使用药剂的化学手段。作为物理手段有高压蒸汽灭菌法(高压釜法)、伽马射线灭菌法或电子束灭菌法等。作为化学手段有环氧乙烷气体(EOG)灭菌法或减压过氧化氢等离子体灭菌法等。

物理手段主要用于医疗用器具的灭菌，但大多数情况下，灭菌的对象物暴露在极端的物理条件下，因此能够进行灭菌的对象物受到限制。例如，不耐热的塑料产品等无法使用高压釜，容易因紫外线等而劣化的素材或精密机器等使用伽马射线来进行灭菌是不理想的。另外，除高压釜以外的几乎所有情况下，大多需要大型的装置，设置场所受到制约。

化学手段的情况下，所使用的化学药剂有可能对人体等产生不良影响，因此需要用于使残留药剂确实地无害化的工序，结果导致消耗成本与时间。特别是EOG的情况下，其具有急性毒性和诱变性，因此正在进行类似于限制其使用的指导。最重要的是，使用药剂的情况下，很难进行液体中的灭菌，即使实现了在液体中进行灭菌，也会使高浓度的药剂残留在液体中。很难将溶入液体的杀菌剂完全地无害化，实际上这是现有技术是不可能实现的。

另一方面，近年来，正在进行使用等离子体的杀菌方法的研究。等离子体是指除固体、液体、气体之外的物质的表现形态。若原子达到1万度左右以上的高温，则形成由离子和电子构成的等离子体的状态，化学的活性变高。等离子体可以用于半导体产业的加工(processing)或用作以荧光灯为代表的光源。

作为使用了等离子体的杀菌方法，有上述的过氧化氢等离子体灭菌法(HLPS法)。HLPS法中，将腔室的压力减压至例如0.3Torr，注入过氧化氢并使其扩散，进行空气中的高频放电(10eV、13.56MHz、400W)。然后，将洁净空气送入腔室内，恢复至大气压。HLPS法中，利用由过氧化氢的氧化作用与等离子体放电而产生的活性基(自由基、OH·)等来进行杀菌(非专利文献1)。

另外，在专利文献1中，公开了使用过氧化氢作为杀菌用的药品，将其与等离子体组合的杀菌方法。

另外，提出了在将气体排出而形成为真空环境的容器内，点燃等离子体，从而对干燥的对象物进行灭菌的方案(非专利文献2)。非专利文献2中，公开了对装在气体可以通过但微生物不能透过的无纺布中的刀、外科用手术刀、管等医疗器具进行灭菌。

现状是，在以往的将过氧化氢与等离子体组合的杀菌方法中，使用原本作为强力的杀菌剂的过氧化氢来进行杀菌，然后为了将过氧化氢分解使其无害化而使用等离子体。

另外，在低压的真空环境下使用等离子体时，存在着以下难点：需要压力容器，仅可以在这种压力容器的内部实行杀菌，因此该实行时的制约多。

近年来，被称作大气压等离子体的等离子体受到注目。以往的等离子体大多在低压下生成，很难在一般的环境下使用。在如大气压这种高的压力下生成等离子体时，通常等离子体化的颗粒因与中性气体颗粒的频繁冲突而接近于热平衡状态，因此气体温度成分容易变高，往往形成为以在电弧焊接所使用的电弧等离子体为代表的热等离子体。另一方面，非平衡等离子体受到注目，其是通过实施不形成为这种热缓和状态的办法制作出非平衡的状态而得到的，尽管中性气体温度低，所述非平衡等离子体也具有充分高的电子温度，因此为化学活性。对于非平衡等离子体来说，中性气体温度几乎为室温左右，与电子温度相比非常低，因此有时也被称作低温等离子体。

另外，关于等离子体的利用，提出了向由导电体构成的被加工物照射等离子体，从而进行加工的方案(专利文献2)。根据专利文献2，通过在被加工物与放电电极之间施加偏置电压，可以进一步有效地将产生的等离子体抽出并放大，将等离子体效果良好地照射于被加工物，从而进行加工。

如上所述，以往使用等离子体的杀菌并未达到实用化的领域。如果可以将等离子体中的上述非平衡等离子体利用于杀菌，则会大幅减少实行杀菌方面的制约，因此实用价值变得极高。

另外，如果可以向液体中有效地供给利用等离子体生成的离子或自由基，则可以将其用于对存在于液体中的微生物进行杀菌等的实用化。

需要说明的是，在专利文献2的加工方法中，可以使用直流或交流等作为施加于被加工物与放电电极之间的偏置电压。据认为，专利文献2中，利用该偏置电压，在等离子体与被加工物之间也引起放电，使等离子体直接命中于被加工物，由此提高了加工效率。